AT393545B - POWERTRAIN TRANSMISSION - Google Patents
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Description
AT 393 545 BAT 393 545 B
Die Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe mit zwei Paaren aufeinander eingefluchteter, koaxialer und mittels einer Steuerung axial relativ zueinander verschiebbarer Wellen, je einer Kupplungsscheibe an den einander zugekehrten Enden der Wellen, einem zwischen den Paaren von Kupplungsscheiben angeordneten, frei drehbaren und axial verschiebbaren Kupplungskörper, je einem an den anderen Enden der Wellen sitzenden Zahnrad und zwei zu den Wellenpaaren parallelen Wellen, die je zwei mit den Zahnrädern je eines Wellenpaares in Eingriff stehende Zahnräder tragen, wobei eine dieser Wellen als Abtriebswelle dient.The invention relates to a powershift transmission with two pairs of axially aligned, coaxial shafts that can be displaced axially relative to one another by means of a control, a clutch plate at the facing ends of the shafts, a freely rotatable and axially displaceable clutch body arranged between the pairs of clutch plates at the other ends of the shafts a gear and two shafts parallel to the pairs of shafts, each carrying two gears that are in engagement with the gears of one pair of shafts, one of these shafts serving as an output shaft.
Ein Getriebe dieser Gattung ist aus der europäischen Patentschrift 0 019 609 bekannt. Bei dem bekannten Getriebe befinden sich die mittels einer Steuerung relativ zueinander verschiebbaren und über den Kupplungskörper in verschiedenen Kombinationen kuppelbaren Wellen in einem Vorgelege, das über Zahnräder mit der Antriebs- und der Abtriebswelle des Getriebes in Verbindung steht, wobei die Antriebs- und die Abtriebswelle in einer Flucht angeordnet sind und an gegenüberliegenden Seiten aus dem Getriebegehäuse herausragen. Ein derartig aufgebautes Getriebe eignet sich für alle jene Verwendungsfälle, bei welchen eine Anordnung des Getriebes im Raum zwischen dem Motor und den von diesem angetriebenen Elementen zweckmäßig ist.A transmission of this type is known from European patent 0 019 609. In the known transmission, the shafts, which can be displaced relative to one another by means of a control and can be coupled in various combinations via the coupling body, are located in a countershaft which is connected via gears to the input and output shafts of the transmission, the input and output shafts in are aligned and protrude from the transmission housing on opposite sides. Such a gearbox is suitable for all those applications in which an arrangement of the gearbox in the space between the motor and the elements driven by it is appropriate.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe der angegebenen Gattung derart auszubilden, daß der Motor und die von ihm angetriebenen Elemente auf der gleichen Seite des Getriebes angeordnet werden können, wie dies beispielsweise bei Fahrzeugen erforderlich ist, bei welchen sich die angetriebenen Räder in unmittelbarer Nachbarschaft des Motors befinden, etwa bei Wagen mit Vorderradantrieb und vome liegendem Motor.The object of the invention is to design a transmission of the type specified in such a way that the motor and the elements driven by it can be arranged on the same side of the transmission as is required, for example, in vehicles in which the driven wheels are in the immediate vicinity of the engine, for example in front-wheel drive cars with the engine lying flat.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das erste Paar koaxialer Wellen aus einem über den Kupplungskörper hinaus verlängerten Abschnitt der Antriebswelle und einer diesen Abschnitt umgebenden Hohlwelle gebildet ist, wobei diese beiden koaxialen Wellen über je ein Zahnrad und ein Vorgelege in einem fest vorgegebenen Übersetzungsverhältnis miteinander verbunden sind, und daß das zweite Paar koaxialer Wellen aus zwei vor dem Kupplungskörper angeordneten, die Antriebswelle umgebenden Hohlwellen gebildet ist, wobei jede dieser Hohlwellen über ein Zahnrad mit einem mit der Abtriebswelle gekuppelten oder kuppelbaren Zahnrad in je einem weiteren fest vorgegebenen Übersetzungsverhältnis verbunden istThe solution to this problem according to the invention is that the first pair of coaxial shafts is formed from a section of the drive shaft which is extended beyond the coupling body and a hollow shaft surrounding this section, these two coaxial shafts each having a gear and a countershaft in a fixed transmission ratio are connected to one another, and that the second pair of coaxial shafts is formed from two hollow shafts arranged in front of the coupling body and surrounding the drive shaft, each of these hollow shafts being connected via a gearwheel to a gearwheel which is coupled or can be coupled to the output shaft in a further fixed transmission ratio
Bei einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung ist zwischen der Abtriebswelle und jedem mit ihr gekuppelten oder kuppelbaren Zahnrad ein Freilauf vorgesehen, mittels dessen die Abtriebswelle nur im Sinne einer Vorwärtsdrehung antreibbar ist. Ein solches Getriebe zeichnet sich durch besonders geringe innere Widerstände aus, weil sich bei dieser Ausgestaltung jeweils nur jene mit der Abtriebswelle über Zahnräder verbundene Hohlwelle in Bewegung befindet, die im betrachteten Augenblick der Kraftübertragung zwischen dem frei verschiebbar und drehbar gelagerten Kupplungsköiper und der Abtriebswelle dient, wogegen die Verbindung der zweiten mit der Abtriebswelle über Zahnräder gekuppelten Hohlwelle mit der Abtriebswelle durch den dieser Hohlwelle zugeordneten Freilauf unterbrochen wird, so daß die zweite Hohlwelle nicht von der Abtriebswelle leerlaufend mitbewegt wird.In an advantageous further embodiment, a freewheel is provided between the output shaft and each gear wheel that is coupled or can be coupled to it, by means of which the output shaft can only be driven in the sense of a forward rotation. Such a transmission is characterized by particularly low internal resistances, because in this embodiment only the hollow shaft connected to the output shaft via gears is in motion, which serves at the moment considered to transmit power between the freely displaceable and rotatably mounted coupling body and the output shaft, whereas the connection of the second hollow shaft coupled with the output shaft via gearwheels to the output shaft is interrupted by the freewheel assigned to this hollow shaft, so that the second hollow shaft is not moved idling by the output shaft.
Allerdings ist die Möglichkeit, die Treibverbindung zwischen der Abtriebswelle und der mit ihr über Zahnräder verbundenen Hohlwelle durch einen Freilauf unterbrechen zu können, gelegentlich auch von Nachteil, und zwar dann, wenn beispielsweise bei einem talwärts fahrenden Fahrzeug der Motor zum Bremsen herangezogen werden soll. Wenn aber jedem Freilauf eine ein- und ausrückbare, den Freilauf überbrückende Reibungskupplung zugeordnet ist, kann der Freilauf, wann immer dies gewünscht wird, zeitweilig unwirksam gemacht werden.However, the possibility of being able to interrupt the drive connection between the output shaft and the hollow shaft connected to it by means of gears by a freewheel is sometimes also disadvantageous, for example when the motor is to be used for braking in a vehicle traveling downhill. If, however, a friction clutch that can be engaged and disengaged and bridges the freewheel is assigned to each freewheel, the freewheel can, if desired, be temporarily rendered ineffective.
Bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Getriebes im Kraftübertragungsweg eines Fahrzeugantriebes wird dieses vorteilhaft so ausgebildet, daß zwischen der Abtriebswelle und dem einen mit dieser kuppelbaren Zahnrad eine gegenüber der Abtriebswelle frei drehbare Hohlwelle vorgesehen ist und daß ferner eine ein- und ausrückbare, vorzugsweise formschlüssige Kupplung vorgesehen ist, die wahlweise mit dies» Hohlwelle oder einem Zahnrad kuppelbar ist, das über ein die Drehrichtung umkehrendes Vorgelege angetrieben wird, um ein Reversieren des Fahrzeuges zu ermöglichen.When the gear unit is used as intended in the power transmission path of a vehicle drive, it is advantageously designed such that a hollow shaft which can be freely rotated with respect to the output shaft is provided between the output shaft and the gear wheel which can be coupled thereto, and that a preferably form-fitting clutch can be engaged and disengaged. which can optionally be coupled with this »hollow shaft or a gearwheel that is driven via a gearbox reversing the direction of rotation in order to enable the vehicle to be reversed.
Anhand eines Ausführungsbeispieles wird nun die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Getriebes nach der Erfindung und Fig. 2 eine Ausgestaltung als Getriebe für ein Fahrzeug mit im Motorbereich angeordneten Treibrädem.Using an exemplary embodiment, the invention will now be described in more detail with reference to the drawings. 1 shows the basic structure of a transmission according to the invention and FIG. 2 shows an embodiment as a transmission for a vehicle with driving wheels arranged in the engine area.
Auf einer Antriebswelle (1) ist ein gegenüber dieser Antriebswelle frei verschiebbar und verdrehbar gelagerter Kupplungskörper (2) angeordnet. Die Antriebswelle (1) weist einen über den Kupplungskörper (2) hinaus verlängerten Abschnitt (3) auf. Mittels einer Verzahnung (4) ist der Abschnitt (3) mit der übrigen Antriebswelle (1) formschlüssig verbunden, um das Getriebe gegebenenfalls an dieser Stelle zerlegen zu können und damit die Kupplungsbeläge leicht zugänglich zu machen, so daß das Auswechseln abgenutzter Kupplungsbeläge gegen neue möglich ist.A coupling body (2) which is freely displaceable and rotatable relative to this drive shaft is arranged on a drive shaft (1). The drive shaft (1) has a section (3) which is extended beyond the coupling body (2). By means of a toothing (4), the section (3) is positively connected to the rest of the drive shaft (1) in order to be able to disassemble the transmission at this point if necessary and thus make the clutch linings easily accessible, so that it is possible to replace worn clutch linings with new ones is.
Eine Hohlwelle (5) umgibt den Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) koaxial. Die Hohlwelle (5) trägt an einem Ende ein Zahnrad (6) und ebenso trägt der Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) nahe seinem äußeren Ende ein Zahnrad (7). Die beiden Zahnräder (6 und 7) stehen mit Zahnrädern eines Vorgeleges (8) in Eingriff, so daß die beiden koaxialen Wellen (3, 5) in einem fest vorgegebenen Übersetzungsverhältnis miteinander verbunden sind.A hollow shaft (5) coaxially surrounds the section (3) of the drive shaft (1). The hollow shaft (5) carries a gear (6) at one end and the section (3) of the drive shaft (1) also carries a gear (7) near its outer end. The two gears (6 and 7) mesh with gears of a countershaft (8) so that the two coaxial shafts (3, 5) are connected to each other in a fixed transmission ratio.
Zwei weitere Hohlwellen (12, 13) umgeben die Antriebswelle (1) koaxial. Jede dieser Hohlwellen (12, 13) ist mit einem Zahnrad (14, 15) versehen. Die Zahnräder (14, 15) stehen mit zwei weiteren Zahnrädern (16, 17) in Eingriff, die auf der Abtriebswelle (18) gelagert und mit dieser gekuppelt oder kuppelbar sind. -2-Two further hollow shafts (12, 13) coaxially surround the drive shaft (1). Each of these hollow shafts (12, 13) is provided with a gear (14, 15). The gears (14, 15) are in engagement with two further gears (16, 17) which are mounted on the output shaft (18) and can be coupled or coupled to the latter. -2-
AT 393 545 BAT 393 545 B
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) im Kupplungsgehäuse verschiebbar gelagert. Zu diesem Zweck stützt sich das Lager (22) gegen einen kreisringförmigen Kolben (23) ab. Der Kolben (23) bildet die Trennwand zwischen zwei nur in Fig. 2 dargestellten kreisringförmigen Kammern (24,25), wobei die die Kammer (25) begrenzende Kolbenfläche größer als die die Kammer (24) begrenzende Fläche des Kolbens (23) ist.In the embodiment shown, the section (3) of the drive shaft (1) is slidably mounted in the clutch housing. For this purpose, the bearing (22) is supported against an annular piston (23). The piston (23) forms the partition between two annular chambers (24, 25) only shown in FIG. 2, the piston area delimiting the chamber (25) being larger than the area of the piston (23) delimiting the chamber (24).
Die Kammern (24 und 25) werden über nicht dargestellte Druckmittelleistungen mit Druckmittel versorgt, wobei die Konstruktion derart ausgebildet ist, daß die Kamm»' (24) dauernd mit unter Druck stehendem Druckmittel gefüllt bleibt, wogegen in der Kammer (25) der Druck je nach Wunsch aufgebaut oder wieder auf Null reduziert werden kann. Bei gleichzeitiger Beaufschlagung beider Kammern (24 und 25) mit Druckmittel schiebt der Kolben (23) das Lager (22) und mit diesem den Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) in Richtung zum Kupplungskörper (2). Sobald der Druck in der Kammer (25) wieder abgebaut wird, kehrt der Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) unter da- Wirkung des Druckes in der Kammer (24) wieder in seine ursprüngliche Lage zurück.The chambers (24 and 25) are supplied with pressure medium via pressure medium services (not shown), the construction being designed such that the comb '' (24) remains constantly filled with pressure medium, whereas the pressure in the chamber (25) depends on the pressure can be set up or reduced to zero as required. When pressure is applied to both chambers (24 and 25) at the same time, the piston (23) pushes the bearing (22) and with it the section (3) of the drive shaft (1) towards the coupling body (2). As soon as the pressure in the chamber (25) is reduced again, the section (3) of the drive shaft (1) returns to its original position under the effect of the pressure in the chamber (24).
In genau gleicher Weise ist die Hohlwelle (5) in einem Lager (26) und die Hohlwelle (12) in einem Lager (32) gelagert. Diese Lager sind gleichfalls durch Kolben (27 und 33) verschiebbar, wobei jedem Kolben wiederum gemäß Fig. 2 zwei ringförmige Kammern (28 bzw. 34 und 29 bzw. 35) zugeordnet sind. Die Kammern (24, 28 und 34 bzw. 25, 29 und 35) entsprechen einander in ihrer Wirkungsweise. Lediglich die Hohlwelle (13) ist in einem unverschiebbaren Lager (36) gelagert.In exactly the same way, the hollow shaft (5) is mounted in a bearing (26) and the hollow shaft (12) in a bearing (32). These bearings are also displaceable by pistons (27 and 33), with each piston in turn being assigned two annular chambers (28 or 34 and 29 or 35) according to FIG. 2. The chambers (24, 28 and 34 or 25, 29 and 35) correspond to one another in their mode of operation. Only the hollow shaft (13) is mounted in an immovable bearing (36).
An ihren dem Kupplungskörper (2) zugekehrten Enden tragen die Hohlwellen (5,12,13) und der Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) je einen Kupplungskörper, der mit dem Kupplungsköiper (2) kraftschlüssig kuppelbar ist. So trägt die Hohlwelle (5) den Kupplungsköiper (37), der Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) den Kupplungsköiper (38), die Hohlwelle (12) den Kupplungsköiper (39) und schließlich die Hohlwelle (13) den Kupplungskörper (40).At their ends facing the coupling body (2), the hollow shafts (5, 12, 13) and the section (3) of the drive shaft (1) each carry a coupling body which can be non-positively coupled to the coupling body (2). The hollow shaft (5) carries the coupling body (37), the section (3) of the drive shaft (1) the coupling body (38), the hollow shaft (12) the coupling body (39) and finally the hollow shaft (13) the coupling body (40 ).
Es ändert sich nichts am Wesen der Erfindung, wenn an Stelle der im Ausführungsbeispiel unverschiebbar gelagerten Welle (13) beispielsweise der Abschnitt (3) der Antriebswelle (1) oder die Hohlwelle (5) unverschiebbar und dafür die Hohlwelle (13) verschiebbar gelagert wäre. Wesentlich ist in jedem Falle lediglich, daß die Kolbenquerschnittsfläche der ringförmigen Kammern (25,29 oder 35), welche die ihnen zugeordneten Wellen in die Eingriffsstellung mit dem zentralen Kupplungskörper (2) verschieben, bei jener Welle, die koaxial mit der feststehenden Welle angeordnet ist, größer ist als die Kolbenquerschnittsfläche in jeder der beiden anderen ringförmigen Kammern, um sicherzustellen, daß bei Beaufschlagung je einer ringförmigen Kammer auf jeder Seite des zentralen Kupplungskörpers (2) dieser Kupplungskörper (2) mit Sicherheit von dem feststehenden Kupplungskörper weggeschoben wird und nicht ungewollt mit dem feststehenden Kupplungsköiper in kraft-schlüssige Verbindung geraten kann.Nothing changes in the essence of the invention if, instead of the shaft (13) which is mounted so as not to be displaceable in the exemplary embodiment, for example the section (3) of the drive shaft (1) or the hollow shaft (5) would be non-displaceable and instead the hollow shaft (13) would be mounted displaceably. The only essential thing in any case is that the piston cross-sectional area of the annular chambers (25, 29 or 35), which move the shafts assigned to them into the engagement position with the central coupling body (2), on that shaft which is arranged coaxially with the fixed shaft , is larger than the piston cross-sectional area in each of the other two annular chambers, in order to ensure that when one annular chamber is acted upon on each side of the central coupling body (2), this coupling body (2) is certainly pushed away from the fixed coupling body and not involuntarily with the stationary coupling body can come into a positive connection.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kupplungskörper (40) an der unverschiebbar gelagerten Hohlwelle (13) angeordnet und somit im Getriebegehäuse feststehend. Demnach muß die Kolbenquerschnittsfläche in der ringförmigen Kammer (35), die im Ausführungsbeispiel der mit der feststehenden Hohlwelle (13) koaxialen Hohlwelle (12) zugeordnet ist, größer sein als die Kolbenquerschnittsfläche in jeder der ringförmigen Kammern (25 bzw. 29), so daß bei gleichzeitiger Druckmittelbeaufschlagung der Kammer 35 und einer der Kammern (25 oder 29) der zentrale Kupplungsköiper (2) vom feststehenden Kupplungskörper (40) weggeschoben wird und nicht ungewollt mit diesem in kraftschlüssige Varbindung geraten kann.In the exemplary embodiment shown, the coupling body (40) is arranged on the non-displaceably mounted hollow shaft (13) and is thus fixed in the gear housing. Accordingly, the piston cross-sectional area in the annular chamber (35), which in the exemplary embodiment is assigned to the hollow shaft (12) coaxial with the fixed hollow shaft (13), must be larger than the piston cross-sectional area in each of the annular chambers (25 or 29), so that with simultaneous pressurization of the chamber 35 and one of the chambers (25 or 29), the central coupling body (2) is pushed away from the fixed coupling body (40) and cannot involuntarily get into a positive connection with it.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ein Rad (45) starr mit der Abtriebswelle (18) verbunden. Dieses Rad weist eine nur angedeutete Außenverzahnung auf, die mit der Innenverzahnung eines das Rad umschließenden Schaltringes (46) formschlüssig verbunden ist Der Schaltring (46) ist durch nicht dargestellte Schaltmittel im Sinne des Doppelpfeiles (P) verschiebbar.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, a wheel (45) is rigidly connected to the output shaft (18). This wheel has an external toothing, only indicated, which is positively connected to the inner toothing of a switching ring (46) surrounding the wheel. The switching ring (46) can be displaced in the sense of the double arrow (P) by switching means (not shown).
Eine die Abtriebswelle (18) umgebende, gegenüber der Abtriebswelle (18) frei drehbar gelagerte Hohlwelle (47) trägt eine Außenverzahnung (48), die mit der Innenverzahnung des Schaltringes (46) formschlössig verbindbar ist wenn der Schaltring (46) zur Hohlwelle (47) hin verschoben wird. Die Hohlwelle (47) ist dann auch mit dem Rad (45) formschlüssig verbunden und kann somit die Abtriebswelle (18) bei einer Drehbewegung mitnehmen.A hollow shaft (47) surrounding the output shaft (18) and freely rotatable with respect to the output shaft (18) has external teeth (48) which can be positively connected to the internal teeth of the switching ring (46) when the switching ring (46) is connected to the hollow shaft (47 ) is moved there. The hollow shaft (47) is then also positively connected to the wheel (45) and can thus take the output shaft (18) with it when it rotates.
Zwischen der Hohlwelle (47) und dem diese Hohlwelle umschließenden Zahnrad (16) ist ein Freilauf (49) angeordnet.A freewheel (49) is arranged between the hollow shaft (47) and the gearwheel (16) surrounding this hollow shaft.
Der Freilauf (49) ist so ausgebildet daß er die Hohlwelle (47) nur dann auf Drehung mitnimmt wenn sich das Zahnrad (16) relativ zur Hohlwelle (47) im Sinne einer Vorwärtsdrehung der Abtriebswelle (18) bewegt.The freewheel (49) is designed such that it only takes the hollow shaft (47) to rotate when the gear (16) moves relative to the hollow shaft (47) in the sense of a forward rotation of the output shaft (18).
Um den Freilauf (49), wenn notwendig, auch überbrücken und dadurch unwirksam machen zu können, sind am Zahnrad (16) und an der Hohlwelle (47) zusammenwirkende Reibungskupplungsflächen (50) ausgebildet.In order to be able to bridge the freewheel (49), if necessary, and thereby render it ineffective, interacting friction clutch surfaces (50) are formed on the gear wheel (16) and on the hollow shaft (47).
Das Zahnrad (16) ist bezüglich der Hohlwelle (47) gegen die Wirkung nicht dargestellter Rückstellfedern um einen geringen Betrag axial verschiebbar. Die Verschiebung erfolgt durch Füllen einer ringförmigen Kammer (55) mit Druckmedium, wobei der als Zylinder (56) ausgebildete Teil, der die Kammer (55) teilweise begrenzt unter Mitnahme des Zahnrades (16) gegen die Kupplungsflächen (50) hin bewegt wird.The gear wheel (16) is axially displaceable by a small amount with respect to the hollow shaft (47) against the action of return springs (not shown). The displacement takes place by filling an annular chamber (55) with pressure medium, the part which is designed as a cylinder (56) and which partly delimits the chamber (55) against the coupling surfaces (50) while driving the gearwheel (16).
Die Kraftübertragung über das Zahnrad (17) ist in sehr ähnlicher Weise ausgebildet; der Freilauf (57) verbindet in diesem Fall allerdings das Zahnrad (17) unmittelbar mit der Abtriebswelle (18). Wiederum ist eine mit Druckmedium füllbare Kammer (59) vorgesehen, deren in Axialrichtung der Abtriebswelle (18) -3-The power transmission via the gear (17) is designed in a very similar manner; in this case, however, the freewheel (57) connects the gearwheel (17) directly to the output shaft (18). Again, a chamber (59) which can be filled with pressure medium is provided, the chamber of which in the axial direction of the output shaft (18) -3-
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